Kód spolupracovníka - Chaperone code - Wikipedia

The doprovodný kód odkazuje na posttranslační úpravy molekulární chaperony které řídí skládání proteinů. Zatímco genetický kód specifikuje jak DNA vytváří bílkoviny a histonový kód reguluje interakce histon-DNA, chaperonový kód řídí, jak se proteiny skládají, aby vytvořily funkční proteom.[1][2]

Kód chaperone odkazuje na kombinatorické pole posttranslační úpravy (enzymy přidávají chemické modifikace aminokyselinám, které mění jejich vlastnosti) —tj. fosforylace, acetylace, ubikvitinace, methylace atd. - které se přidávají k molekulárním chaperonům za účelem modulace jejich aktivity. Molekulární chaperony jsou proteiny specializované na skládání a rozkládání dalších buněčných proteinů a na shromažďování a rozkládání proteinových komplexů. To je rozhodující při regulaci interakcí protein-protein a mnoha buněčných funkcí. Protože posttranslační modifikace jsou značky, které lze rychle přidat a odstranit, poskytují účinný mechanismus k vysvětlení plasticity pozorované v organizaci proteomu během buněčného růstu a vývoje.

Koncept chaperonového kódu předpokládá, že kombinace posttranslačních modifikací na povrchu chaperonů, včetně fosforylace, acetylace,[1] methylace,[3] ubikvitinace,[4] řídit skládání / rozkládání proteinů a sestavování / rozkládání proteinových komplexů modulací:

1) chaperon-substrát afinita a specifičnost

2) chaperonová ATPáza a tedy její aktivita opětovného skládání

3) lokalizace chaperonu

4) interakce chaperone-co-chaperone.[5][6]

Úrovně Chaperone Code

Kód Chaperone je neuvěřitelně složitý s několika vrstvami potenciální regulace. Studie chaperonového kódu mohou zahrnovat:

Úroveň 1: Pochopení role a regulace jednotlivých PTM na jediném chaperone

Úroveň 2: Rozhovor mezi různými PTM na jedné aminokyselině nebo mezi PTM na různých aminokyselinách (na jednom chaperonu)

Úroveň 3: Pochopení toho, proč mají chaperonové paralogy různé PTM

Úroveň 4: Rozhovor mezi PTM mezi různými chaperony, tj. Mezi Hsp90 a Hsp70

Úroveň 5: Pochopení role a regulace jednotlivých PTM na jedné molekule co-chaperonu

Úroveň 6: Porozumění celému chaperonu - všechny PTM na všech hlavních chaperonech, co-chaperonech, které řídí všechny aspekty života.

Fosforylace

Specifické pro daný web fosforylace chaperonových proteinů může ovlivnit jejich aktivitu. V některých případech může fosforylace narušit interakci s co-chaperonovým proteinem, což negativně ovlivní jeho aktivitu. V jiných případech může podporovat aktivaci konkrétních chaperonových cílů (označovaných jako klienti).[7] Enzymy jako např protein kináza A, kasein kináza 1 a 2 (CK1 a CK2 ), a glykogen syntáza kináza B slouží jako kinázy pro chaperonové proteiny.[2] HSP70, hlavní chaperonový protein, byl v roce 2012 identifikován jako hotspot fosfo-regulace.[8] Následně se ukázalo, že se zpožďuje fosforylace chaperonového proteinu HSP70 cyklin dependentní kinázou buněčný cyklus postup v kvasinkách a savcích změnou cyklin D1 stabilita (klíčový regulátor buněčného cyklu).[9] Ukázalo se, že fosforylace HSP90 (další hlavní chaperon) na threoninu 22 narušuje jeho interakci s ko-chaperonovými proteiny Aha1 a CD37 (interagující proteiny potřebné pro funkci) a snižuje jeho aktivitu.[2][10] Některé patogenní bakterie mohou manipulovat fosforylaci chaperonů hostitele prostřednictvím bakteriálních efektorů, aby podpořily jejich přežití. HoPBF1, rodina bakteriálních efektorových proteinových kináz, fosforyluje HSP90 na serinu 99, aby tlumila imunitu.[11]

Methylace

Chaperonové proteiny jsou také regulovány methylací. K tomu může dojít konformační změnou (nebo změnou struktury proteinu), takže se změní interakce a aktivita proteinu. [2][12] Například monomethylace HSP90 lysinu 616 pomocí Smyd2 a jeho obrácení o LSD1 regulují enzymatickou aktivitu HSP90.[13][14]

Reference

  1. ^ A b Nitika; Porter, Corey M .; Truman, Andrew W .; Truttmann, Matthias C. (2020-07-31). „Posttranslační úpravy proteinů rodiny Hsp70: Rozšíření chaperonového kódu“. The Journal of Biological Chemistry. 295 (31): 10689–10708. doi:10.1074 / jbc.REV120.011666. ISSN  0021-9258. PMC  7397107. PMID  32518165.
  2. ^ A b C d Backe, Sarah J .; Sager, Rebecca A .; Woodford, Mark R .; Makedon, Alan M .; Mollapour, Mehdi (07.08.2020). „Posttranslační úpravy Hsp90 a překlad chaperonového kódu“. The Journal of Biological Chemistry. 295 (32): 11099–11117. doi:10.1074 / jbc.REV120.011833. ISSN  0021-9258. PMC  7415980. PMID  32527727.
  3. ^ Jakobsson, Magnus E .; Moen, Anders; Bousset, Luc; Egge-Jacobsen, Wolfgang; Kernstock, Stefan; Melki, Ronald; Falnes, Pål Ø. (2013-09-27). "Identifikace a charakterizace nové lidské methyltransferázy modulující funkci proteinu Hsp70 prostřednictvím methylace lysinu". The Journal of Biological Chemistry. 288 (39): 27752–27763. doi:10.1074 / jbc.M113.483248. ISSN  0021-9258. PMC  3784692. PMID  23921388.
  4. ^ Kampinga, Harm H .; Craig, Elizabeth A. (srpen 2010). „Chaperonový stroj Hsp70: J-proteiny jako hnací síly funkční specificity“. Recenze přírody. Molekulární buněčná biologie. 11 (8): 579–592. doi:10.1038 / nrm2941. ISSN  1471-0072. PMC  3003299. PMID  20651708.
  5. ^ Cloutier, Philippe; Coulombe, Benoit (2013). „Regulace molekulárních chaperonů pomocí posttranslačních úprav: dešifrování chaperonového kódu“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - regulační mechanismy genů. 1829 (5): 443–54. doi:10.1016 / j.bbagrm.2013.02.010. PMC  4492711. PMID  23459247.
  6. ^ Cloutier, Philippe; Lavallée-Adam, Mathieu; Faubert, Denis; Blanchette, Mathieu; Coulombe, Benoit (2013). „Nově objevená skupina vzdáleně souvisejících lysinmethyltransferáz přednostně interaguje s molekulárními chaperony za účelem regulace jejich aktivity“. Genetika PLOS. 9 (1): e1003210. doi:10.1371 / journal.pgen.1003210. PMC  3547847. PMID  23349634.
  7. ^ Woodford, Mark R .; Truman, Andrew W .; Dunn, Diana M .; Jensen, Sandra M .; Cotran, Richard; Bullard, Renee; Abouelleil, Mourad; Beebe, Kristin; Wolfgeher, Donald; Wierzbicki, Sara; Příspěvek, Dawn E. (02.02.2016). „Mps1 zprostředkovaná fosforylace Hsp90 propůjčuje senzitivitu a selektivitu karcinomu ledvinových buněk k inhibitorům Hsp90“. Zprávy buněk. 14 (4): 872–884. doi:10.1016 / j.celrep.2015.12.084. ISSN  2211-1247. PMC  4887101. PMID  26804907.
  8. ^ Beltrao, Pedro; Albanèse, Véronique; Kenner, Lillian R .; Swaney, Danielle L .; Burlingame, Alma; Villén, Judit; Lim, Wendell A .; Fraser, James S .; Frydman, Judith; Krogan, Nevan J. (2012-07-20). "Systematické funkční stanovení priorit posttranslačních modifikací proteinu". Buňka. 150 (2): 413–425. doi:10.1016 / j.cell.2012.05.036. ISSN  0092-8674. PMC  3404735. PMID  22817900.
  9. ^ Truman, Andrew; Kristjansdottir, Kolbrun; Wolfgeher, Donald; Hasin, Naushaba; Polier, Sigrun; Zhang, Hong; Perrett, Sarah; Prodromou, Chrisostomos; Jones, Gary; Kron, Stephen (07.12.2012). „CDK-závislá fosforylace Hsp70 řídí hojnost cyklinů G1 a progresi buněčného cyklu“. Buňka. 151 (6): 1308–1318. doi:10.1016 / j.cell.2012.10.051. ISSN  0092-8674. PMC  3778871. PMID  23217712.
  10. ^ Mollapour, Mehdi; Tsutsumi, Shinji; Truman, Andrew W .; Xu, Wanping; Vaughan, Cara K .; Beebe, Kristin; Konstantinová, Anna; Vourganti, Srinivas; Panaretou, Barry; Piper, Peter W .; Trepel, Jane B. (2011-03-18). „Fosforylace threoninu 22 tlumí interakci Hsp90 s co-chaperony a ovlivňuje jeho aktivitu chaperonu“. Molekulární buňka. 41 (6): 672–681. doi:10.1016 / j.molcel.2011.02.011. ISSN  1097-2765. PMC  3062913. PMID  21419342.
  11. ^ Lopez, Victor A .; Park, Brenden C .; Nowak, Dominika; Sreelatha, Anju; Zembek, Patrycja; Fernandez, Jessie; Servage, Kelly A .; Gradowski, Marcin; Hennig, Jacek; Tomchick, Diana R .; Pawłowski, Krzysztof (2019-09-19). „Bakteriální efektor napodobuje klienta HSP90 hostitele a oslabuje imunitu“. Buňka. 179 (1): 205–218.e21. doi:10.1016 / j.cell.2019.08.020. ISSN  0092-8674. PMC  6754304. PMID  31522888.
  12. ^ Donlin, Laura T .; Andresen, Christian; Jen, Steffene; Rudensky, Eugene; Pappas, Christopher T .; Kruger, Martina; Jacobs, Erica Y .; Unger, Andreas; Zieseniss, Anke; Dobenecker, Marc-Werner; Voelkel, Tobias (15.01.2012). „Smyd2 řídí cytoplazmatickou metylaci lysinu Hsp90 a organizaci myofilamentů“. Geny a vývoj. 26 (2): 114–119. doi:10.1101 / gad.177758.111. ISSN  0890-9369. PMC  3273835. PMID  22241783.
  13. ^ Abu-Farha, Mohamed; Lanouette, Sylvain; Elisma, Fred; Tremblay, Véronique; Butson, Jeffery; Figeys, Daniel; Couture, Jean-François (říjen 2011). „Proteomické analýzy interaktomů rodiny SMYD identifikují HSP90 jako nový cíl pro SMYD2“. Journal of Molecular Cell Biology. 3 (5): 301–308. doi:10.1093 / jmcb / mjr025. ISSN  1759-4685. PMID  22028380.
  14. ^ Rehn, Alexandra; Lawatscheck, Jannis; Jokisch, Marie-Lena; Mader, Sophie L .; Luo, Qi; Tippel, Franziska; Blank, Birgit; Richter, Klaus; Lang, Kathrin; Kaila, Ville R. I .; Buchner, Johannes (květen 2020). „Methylovaný lysin je bod přechodu pro konformační komunikaci v chaperonu Hsp90.“. Příroda komunikace. 11 (1): 1219. Bibcode:2020NatCo..11.1219R. doi:10.1038 / s41467-020-15048-8. ISSN  2041-1723. PMC  7057950. PMID  32139682.